In vivo Overexpression of Tuftelin in the Enamel Organic Matrix

Abstract

The primary sequences of human and mouse tuftelin are 89% identical. Both proteins comprise 390 amino acids and produce an acidic protein with an isoelectric point of 5.7, and an unmodified molecular weight of 44 kD. Using fluorescent-tagged tuftelin and amelogenin plasmid constructs we saw little evidence that these two enamel proteins colocalize in ameloblast-like LS-8 cells. Tuftelin is primarily localized to distinct ‘speckled’ domains within the cell cytoplasm. In an attempt to better define a physiological function for tuftelin during amelogenesis, we have produced transgenic mice that overexpress tuftelin in ameloblasts and subsequently the enamel matrix. Tuftelin overexpression impacts dramatically upon the enamel crystallite habit and the enamel prismatic structure. Overexpressing tuftelin results in gross imperfections in enamel that is evident both at the nanoscale and the mesoscale. The most notable difference observed in the transgenic animals, when compared to wild-type animals, is an apparent loss of restricted growth of enamel crystallites along their a-axis and b-axis. This equates to a change in the crystallite aspect ratio. In the transgenic animals the crystallite structures appear more ‘plate’-like in contrast to the symmetric, ‘ribbon’-like crystallite morphology that is a characteristic feature of mammalian enamel.

Dentin Sialoprotein and Dentin Phosphoprotein Overexpression during Amelogenesis

“…The overexpression of Dpp results in pitted and chalky enamel, and the severity of this defect is dose-dependent. Similar findings of deleterious effects on enamel by the overexpression of other mutated and nonmutated enamel proteins have been noted before (22,26,32,38,55,56). Overexpression of Dsp in the enamel resulted in an acceleration of mineralization events, as evident from TEM images taken at the early stages of enamel formation.…”

Expresión de Tuftelina en Gérmenes Dentales Humanos

“…Se ha comprobado que el periodo pre-secretor es el periodo en el que la tuftelina tiene mayor expresión, observándose una reacción homogénea en el citoplasma de los ameloblastos (Luo et al, 2004), particularmente en la región secretora de la célula (el proceso de Tomes) , el retículo estrellado y la papila dental. En nuestro estudio se corroboro la expresión de tuftelina en las estructuras mencionadas, asi como se logro identificar presencia de la proteína en odontoblastos, tal vez debido que esta juega un papel importante en la inducción de la formacion de la primera dentina o de manto, la cual estimula la producción de la matriz del esmalte.…”

“…El que la tuftelina se encuentre en proximidad de la DEJ puede indicar su relacion en la nucleación de los cristales del esmalte (Satchell et al, 2002;Luo et al, 2004). De acuerdo a los resultados obtenidos es posible suponer que la tuftelina no solamente se expresa durante el proceso de amelogenesis, sino en el de odontogénesis, pero en tejidos no mineralizados (MacDougall et al, 1998;Luo et al, 2004), por lo que aunque el rol de la tuftelina en el desarrollo del esmalte todavía no se ha clarificado, lo cual puede indicar que esta proteína juega un papel importante en la biomineralización de esmalte y dentina, con lo anterior se deduce que una déficit o ausencia de tuftelina derivara en un transtorno de mineraliacion de esmalte y dentina de manto.…”

“…Se localiza principalmente dentro del citoplasma de la célula; se acumula en regiones citoplasmáticas definidas, no así en el aparato de Golgi y/o gránulos de secreción, de los ameloblastos. (Luo et al, 2004). Se ha identificado su expresión dentro de los procesos de los odontoblastos durante las primeras etapas de desarrollo de los órganos dentales y en la porción del esmalte adyacente a la DEJ en etapas posteriores (Simmer & Fincham, 1995).…”

Mammalian Enamel Formation

“…Transgenic animal studies have been designed to over-express wild-type enamel matrix proteins, as well as to introduce mutated amelogenins, in forming enamel during the events of amelogenesis [199][200][201][202][203][204]. Phenotypic data from these studies are briefly summarized in Table 2.…”